用于活塞式壓縮機(jī)的可變間隙空間的調(diào)整活塞的調(diào)整裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種調(diào)整裝置用于活塞式壓縮機(jī)的可變間隙空間的調(diào)整活塞，該調(diào)整裝置包括絲杠，所述絲杠通過外螺紋擰入絲杠螺母的內(nèi)螺紋中并且絲杠或絲杠螺母可軸向移動地設(shè)置并且所述可軸向移動的絲杠螺母或所述可軸向移動的絲杠與調(diào)整活塞連接，以及涉及一種具有這樣的調(diào)整裝置的活塞式壓縮機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]借助可變間隙空間對活塞式壓縮機(jī)的容量的調(diào)整是一種簡單的且久經(jīng)考驗(yàn)的原貝1J。通過可調(diào)整的間隙空間減小和增大活塞式壓縮機(jī)的余隙容積。按照間隙空間(并且從而余隙容積)的大小，活塞式壓縮機(jī)的壓力上升速率和下降速率變平坦并且減少所輸送的氣體的量。該調(diào)整方式是幾乎沒有損耗的并且在小型或中型活塞式壓縮機(jī)中除了量調(diào)整之外也被愿意用于使活塞式壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)與驅(qū)動裝置相協(xié)調(diào)。
[0003]具有可變間隙空間的活塞式壓縮機(jī)例如由US I, 586，278A或US8，430, 646B2已知。在此，調(diào)整活塞在與氣缸室連接的間隙空間中軸向移動，以便調(diào)整活塞式壓縮機(jī)的余隙容積。所述調(diào)整通過手動、液壓、氣動或電動方式例如借助電機(jī)進(jìn)行。通過絲杠傳動裝置對調(diào)整活塞進(jìn)行調(diào)整，在該絲杠傳動裝置中通過驅(qū)動裝置使絲杠轉(zhuǎn)動。在絲杠上設(shè)置有可軸向移動的、與調(diào)整活塞連接的螺紋螺母(us 1，586，287 A)，或絲杠與調(diào)整活塞連接并且設(shè)置在位置固定的具有內(nèi)螺紋的孔中(US 8，430，646B2)。另外已知的是，使在調(diào)整活塞后面的室通風(fēng)，以便防止該室中的壓力上升，該壓力上升將提高必要的調(diào)整作用力。此外，可能由于在調(diào)整活塞后面封閉的氣壓而出現(xiàn)力反向，由此由于在螺紋中來回沖擊導(dǎo)致在絲杠中提尚的磨損。
[0004]然而，已知的間隙空間僅允許偶爾地調(diào)整余隙容積。在調(diào)整過程之間，調(diào)整驅(qū)動裝置(絲杠)被機(jī)械性閉鎖，以便防止余隙容積進(jìn)行不希望的調(diào)整。這在US 8，430，646 B2中例如通過液壓鎖緊螺母實(shí)現(xiàn)，該液壓鎖緊螺母將絲杠固定成防止旋轉(zhuǎn)。
[0005]相應(yīng)的原因在于在調(diào)整期間絲杠傳動裝置的高的脈沖式載荷?；诨钊綁嚎s機(jī)的工作原理，工作壓力在吸氣壓力和最大壓縮壓力之間快速波動，這導(dǎo)致了在絲杠驅(qū)動裝置上的高頻率的、脈沖的載荷。常規(guī)的絲杠驅(qū)動裝置不適用于這樣的在低載荷(在吸氣壓力時(shí))和高載荷(在最大壓縮壓力時(shí))之間的加強(qiáng)脈沖的載荷，并且將在最短時(shí)間內(nèi)失效。尤其是與金屬螺紋螺母相組合的金屬絲杠將會很快失效，因?yàn)橛捎谠诮佑|處形成的高的表面壓力將實(shí)現(xiàn)微冷焊接，這與兩個(gè)表面的相對移動相組合而將導(dǎo)致提高的摩擦、熱形成以及特別是磨損。
[0006]因此不通過已知系統(tǒng)實(shí)施或由于絲杠傳動裝置的不足的疲勞強(qiáng)度是根本不可能實(shí)施:借助絲杠傳動裝置連續(xù)調(diào)整余隙容積以靈活適配流量。當(dāng)今的系統(tǒng)使用帶有固定裝置的絲杠，固定裝置例如以液壓鎖緊螺母(如在US 8，430，646 B2中)或防松螺母的形式。所述固定裝置僅在調(diào)整過程期間允許松開并且必須在調(diào)整之后再緊固。
[0007]但由現(xiàn)有技術(shù)、例如DE 198 31 940 Al也已知絲杠驅(qū)動裝置，該絲杠驅(qū)動裝置使用螺紋螺母，該螺紋螺母的內(nèi)螺紋具有塑料涂層，其中，爭取達(dá)到相對小的在0.1mm至Imm范圍的涂層厚度(與螺紋直徑相關(guān))。為此，使用壓力穩(wěn)定的、但盡管如此可輕微彈性變形的塑料，例如聚四氟乙烯(PTFE)，通過塑料涂層作為阻尼涂層抑制機(jī)械振動，以便實(shí)現(xiàn)更高的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性。但是這樣的機(jī)械振動通常是小振幅的且通常是低頻率的力波動，其被疊加來自絲杠驅(qū)動裝置的驅(qū)動任務(wù)的高基本負(fù)荷。但是這樣的帶有塑料涂層的傳統(tǒng)的螺紋螺母不是設(shè)計(jì)用于且也不適于在對活塞式壓縮機(jī)的可變間隙空間進(jìn)行調(diào)整情況下的高的脈沖式載荷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]因此，本發(fā)明的任務(wù)在于，給出一種用于可變間隙空間的調(diào)整裝置，該調(diào)整裝置允許對活塞式壓縮機(jī)的余隙容積的連續(xù)地調(diào)整。
[0009]按本發(fā)明，該目的由此實(shí)現(xiàn):所述絲杠螺母構(gòu)造為塑料螺母，其中，塑料螺母以外螺紋設(shè)置在絲杠螺母的螺母支架的內(nèi)螺紋上并且所述絲杠擰入塑料螺母的內(nèi)螺紋中并且螺母支架的內(nèi)螺紋的螺紋高度和絲杠的外螺紋的螺紋高度各設(shè)計(jì)為塑料螺母的徑向厚度的50%至80%，并且塑料厚度至少在塑料螺母的內(nèi)螺紋的螺齒側(cè)面的區(qū)域內(nèi)至少為內(nèi)螺紋的螺距的15%。已發(fā)現(xiàn)，通過絲杠螺母和絲杠的相互作用的螺紋的這種設(shè)計(jì)，絲杠傳動裝置盡管使用塑料螺母也可以長期地抵抗在活塞式壓縮機(jī)中的高的脈沖式的載荷，這一方面允許對間隙空間進(jìn)行連續(xù)地調(diào)整并且另一個(gè)方面使得如在現(xiàn)有技術(shù)中借助自身的防松螺母或夾緊裝置對調(diào)整裝置進(jìn)行固定變成多余的。
[0010]有利地，絲杠的外螺紋的頂角和螺母支架的內(nèi)螺紋的頂角設(shè)計(jì)在15°到30°之間、優(yōu)選20°，因?yàn)槁蔟X側(cè)面隨后大致構(gòu)造成相同強(qiáng)度的彎曲支架，這在相對于應(yīng)力分布的材料磨損方面是最佳的。在此所述頂角相差優(yōu)選小于5°，以便可以盡可能好地導(dǎo)出所導(dǎo)入的載荷。
[0011]為了防止塑料螺母從螺母支架意外松動，所述塑料螺母和所述螺母支架優(yōu)選通過扭轉(zhuǎn)止動器固定來防止相對旋轉(zhuǎn)。
[0012]為了自動化的運(yùn)行，設(shè)置用于旋轉(zhuǎn)絲杠和絲杠螺母的驅(qū)動單元。這也允許將調(diào)整裝置結(jié)合到閉合的調(diào)整回路中用于連續(xù)地調(diào)整活塞式壓縮機(jī)的間隙空間并且因而用于連續(xù)地調(diào)整活塞式壓縮機(jī)的容量。
[0013]如果在調(diào)整活塞中設(shè)置壓力平衡裝置，以平衡在調(diào)整外殼中背離氣缸的室中的壓力，可以以簡單的方式防止在調(diào)整活塞后面的壓力積聚，該壓力積聚額外地對調(diào)整裝置加載。所述壓力平衡裝置可以簡單地構(gòu)造為在調(diào)整活塞上的單側(cè)起作用的活塞環(huán)，或構(gòu)造為設(shè)置在調(diào)整活塞中的止回閥，其可選地與雙側(cè)起作用的活塞環(huán)組合。
【附圖說明】
[0014]下面參考圖1至4詳細(xì)解釋本發(fā)明，這些圖示例性、示意性并且無限制地示出了本發(fā)明的有利的構(gòu)造形式。其中
[0015]圖1示出了一種具有按本發(fā)明的間隙空間和調(diào)整裝置的活塞式壓縮機(jī)，
[0016]圖2a至2c示出了絲杠螺母的按本發(fā)明的構(gòu)造形式，
[0017]圖3a至3c示出了一種在調(diào)整活塞上的壓力平衡的可能的構(gòu)造形式，
[0018]圖4示出了間隙空間的一種替代性實(shí)施的調(diào)整裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0019]按圖1的可變間隙空間I包括間隙空間外殼2，在該間隙空間外殼中調(diào)整活塞3被軸向引導(dǎo)并且借助調(diào)整裝置7可軸向移動地設(shè)置。所述間隙空間外殼2以本身已知的方式設(shè)置在活塞式壓縮機(jī)15的氣缸6上。面向氣缸6的并且在間隙空間外殼2中通過調(diào)整活塞3界定的室4與活塞式壓縮機(jī)15的氣缸室連接并且構(gòu)成氣缸6的額外的余隙容積。
[0020]在間隙空間外殼2上固定有調(diào)整外殼8，在該調(diào)整外殼中設(shè)置調(diào)整裝置7。顯而易見地，所述間隙空間I和所述調(diào)整裝置7也可以設(shè)置在共同的外殼中。所述調(diào)整裝置7包括具有絲杠9的絲杠傳動裝置，該絲杠具有外螺紋，該外螺紋擰入到絲杠螺母10的內(nèi)螺紋中。所述絲杠螺母10可軸向移動地設(shè)置在絲杠9上并且與調(diào)整活塞3連接、例如直接地或通過連接件17與調(diào)整活塞連接。所述調(diào)整活塞3因而在絲杠9旋轉(zhuǎn)時(shí)，隨著絲杠螺母10軸向運(yùn)動。所述絲杠9可旋轉(zhuǎn)地支承地設(shè)置在調(diào)整外殼8中，例如設(shè)置在調(diào)整外殼8的背離氣缸6的端部上的軸承16中。所述絲杠螺母10在調(diào)整外殼8中被軸向引導(dǎo)并且可軸向移動地支承地設(shè)置，例如設(shè)置在密封軟墊11中，該密封軟墊同時(shí)將背離氣缸6的、位于間隙空間外殼2中的在調(diào)整活塞3之后的室5相對于調(diào)整外殼8的內(nèi)室密封。
[0021]在背離調(diào)整活塞3的端部上，絲杠9從調(diào)整外殼8軸向突出來并且構(gòu)成軸頸，在該軸頸上可以連接驅(qū)動單元12，通過該驅(qū)動單元絲杠9可以進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。但顯而易見也可設(shè)想的是，將所述驅(qū)動單元12設(shè)置在調(diào)整外殼8中。所述驅(qū)動單元12此處包括電機(jī)14，該電機(jī)驅(qū)動傳動裝置13，該傳動裝置在輸出端設(shè)置在絲杠9上。自然也可設(shè)想每個(gè)其他合適的驅(qū)動裝置，例如氣動的或液壓的驅(qū)動裝置。
[0022]如果所述驅(qū)動單元12轉(zhuǎn)動并且從而絲杠9也轉(zhuǎn)動，那么所述絲杠螺母10軸向移動，由此調(diào)整活塞3也軸向移動，并且所述室4以及從而活塞式壓縮機(jī)15的余隙容積取決于旋轉(zhuǎn)方向變大或變小。
[0023]所述絲杠螺母10包括徑向上位于內(nèi)部的塑料螺母20和徑向上在外部的螺母支架21，該螺母支架同時(shí)也可以構(gòu)成與調(diào)整活塞3的連接件。所述螺母支架優(yōu)選由堅(jiān)硬的材料、如鋼制成，并且所述塑料螺母由在機(jī)械性上高強(qiáng)度的(尤其是抗壓力載荷的)和在摩擦方面有利的塑料、如聚醚醚酮(PEEK)制成?，F(xiàn)在參考圖2a至2c詳細(xì)解釋所述絲杠螺母10。
[0024]如在圖2a中所示，所述螺母支架21具有內(nèi)螺紋22并且所述塑料螺母20具有外螺紋23和內(nèi)螺紋24。塑料螺母20的外螺紋23設(shè)置在螺母支架21的內(nèi)螺紋22上，例如擰入該內(nèi)螺紋中。(優(yōu)選為金屬的)絲杠9通過其外螺紋25擰入塑料螺母20的內(nèi)螺紋24中。
[0025]為了所述絲杠傳動裝置也可以用于在活塞式壓縮機(jī)中產(chǎn)生的、作用在調(diào)整裝置7上的高脈動的載荷，規(guī)定:絲杠9的外螺紋25的螺紋高度X以及螺母支架21的內(nèi)螺紋22的螺紋高度I應(yīng)該各為塑料螺母20